Har du lurt på hvorfor vi jobber om dagen og sover om natta? Eller hvorfor blomstene åpner seg om morgenen og lukker seg om kvelden? Svaret finner du i genene.
Av Graciela López Loop, molekylærbiolog med doktorgrad fra Universitet i Oslo i molekylærgenetikk.
Vi lever i en verden omgitt av klokker: På mobiltelefon, håndleddet og på datamaskinen. For de fleste går det ubemerket hen at også kroppen vår har klokker med syklus på 24 timer, som rytmisk finjusterer og koordinerer kroppens fysiologi med påvirkninger utenfra.
Fra bananflue til cirkadiske rytmer
Kunnskapen om denne biologiske klokka, eller cirkadisk rytme, går helt tilbake til 1700- tallet. Astronomen Jean Jacques d’Ortous de Mairan plasserte mimosablomster inni en hule med konstant lys, og observerte at blomstene åpnet og lukket bladene uavhengig av solen. Etter hvert ble det kjent at både mennesker, planter og dyr har biologiske klokker som styrer døgnrytmen, men lenge visste man ikke hvordan de fungerte.
Bananfluer har spilt en viktig rolle i arbeidet med å klargjøre hva som styrer den biologiske klokka. På 1970-tallet oppdaget nemlig genetikere som arbeidet med bananfluer en genmutasjon som forstyrret de normale aktivitetsperiodene hos bananfluene. Forskerne kalte genet period (klokkegenet).
I løpet av de neste tiårene oppdaget forskerne at klokkegenet lager et protein, kalt klokkeprotein, som bygges opp om natten og brytes ned om dagen. I fjor ble forskningen kronet med Nobelprisen i medisin.
Organismenes tidsvoktere
Livet på jorda har med andre ord utviklet et system for å forutse de konstante endringene i miljøet. Det er mange miljøfaktorer som påvirker organismer, som matinntak, fysisk aktivitet, temperatur og søvn. Men det aller viktigste eksterne signalet for organismer når de skal synkronisere seg med miljøet, er lys.
Vi tror i dag at en indre klokke oppsto i alle organismer for rundt 700 millioner år siden. Gjennom tusenvis av år har de molekylære klokkene i cellene utviklet seg fra enkle livsformer til multicellulære organismer. I mennesker er klokken lokalisert i en liten del av hypotalamus som heter suprachiasmiske kjerne, som er på størrelse med et knappenålshode. Denne klokken er det som oppfatter hvilken tid av døgnet det er.
Hos organismer foregår det så et samspill mellom den sentrale klokken og de perifere klokkene ute i cellene, som fanger opp og koordinerer påvirkninger utenfra. For eksempel kopierer enkelte bakterier arvestoffet sitt om natten. Slik unngår de å bli skadet av UV-stråling fra dagslys. Hos oss mennesker blir kroppen fylt av søvnhormon om natten, som igjen brytes ned om dagen. I tillegg er klokken med på å styre søvn og våkenhet, blodtrykk, kroppstemperatur og avføring – som varierer gjennom et døgn.
Mer kunnskap om biorytme og sykdom
Hos pattedyr er det seks hovedgener som styrer denne cirkadiske rytmen i cellene. I våre moderne samfunn har den teknologiske utviklingen for lengst overgått evolusjonen. Det skaper både muligheter og utfordringer for vår indre klokke.
Ytre påvirkninger, som lys hele døgnet i form av kunstig lys, mat tilgjengelig i alle døgnets 24 timer, oppvarming for jevn innetemperatur, nattarbeid og en stillesittende livsstil, er på kollisjonskurs med programmerte kroppsoppgaver som er regulert av cirkadiske rytmer. Ubalansen kan forårsake søvnproblemer og metabolske syndromer som fedme og diabetes. Ny forskning viser at det kan være sammenheng mellom det å endre kroppens biologiske rytme og depresjon, og at for lite søvn kan gi økt risiko for å utvikle Alzheimers sykdom.
